因為在20世紀60年代，美國航天發展最重要的目標是阿波羅登月。正如肯尼迪總統1961在萊斯大學的演講中所說，“我們選擇登月不是因為它簡單，而是因為它真的很難”。
當時為阿波羅登月啟動了壹系列輔助工程。
1961-1965，9次遊俠任務，月面方方面面。
1966-1967，五次月球軌道器任務，重點探索適合載人著陸的區域，繪制詳細的地形圖。
阿波羅12降落在為其做準備的勘測者附近，這也創造了人類兩次太空任務在月球表面相遇的神奇記錄。
1966-1968年有7次勘測者任務，著陸器直接在月球著陸，獲取未來阿波羅載人著陸區的第壹手資料，其中5次成功著陸。
1964-1966、12雙子座載人航天任務驗證了艙外行走、交會對接等核心技術，阿波羅登月宇航員全部由該項目培訓。
換句話說，在阿波羅登月之前，美國國家航空航天局(美國國家航空航天局)已經充分了解了月球著陸區的環境，並保留了所有相關的載人航天技術。比如阿姆斯特朗在雙子座8號任務中成為世界上第壹個完成飛船交會對接任務的人，第壹個登上月球的人就足夠合格。
但是，當時有壹個極其重要的環節:怎麽去？火箭怎麽樣了？
登月遠比近地載人航天復雜，近地軌道運載能力幾噸或幾十噸的火箭遠遠不夠，成為限制載人登月計劃的最大因素。
當時總有四種方案。1.直接往返月球；2.組裝月球表面，用重型火箭分兩次發射任務；3.地球軌道組裝，大中型火箭多次發射，在地球附近組裝，載人登月；4.月球軌道組裝完畢。飛船到達月球後，有的著陸，有的留在軌道上。
選擇第四種方案的阿波羅飛船實際上由四部分組成。
1方案需要4000-5000噸的火箭，難度太大。阿波羅登月後的100年內人類可能不會建造它。因為我們登月50年後，連土星5號火箭都還沒造出來；二是對登月技術的要求太高，幾乎不可能；三是交會對接技術尚未突破，多次對接風險特別大。最終，阿波羅選擇了載人登月的方案4，需要近地軌道運載能力為1.40噸，月球轉移軌道運載能力為45噸的火箭。
韋恩赫·馮·布勞恩站在他的得意之作土星五號前。
這項任務最終落到了韋恩赫·馮·布勞恩的團隊身上。這位二戰後被“回形針”絕密行動帶回美國的德國火箭專家，後來被證明是人類歷史上最偉大的火箭科學家，他主導了二戰後美國幾乎所有的火箭研發。1961的登月計劃公布後，他們獲得了巨額資金。
那時候錢不是問題，而是“問題”能不能解決。沃納·馮·布勞恩的團隊不負眾望。基於他們之前的研究，他們最終給出了土星A(土星-A1，土星-A2)，土星B(土星-B1)和土星-C4(土星-C1，土星-C2，土星-C3，土星。當然，韋恩赫·馮·布勞恩也提出了C8模型，理論上可以完成直接登月和直接返回(之前的方案1)，但以當時甚至今天的資源都難以實現。
土星是載人火箭的壹個龐大家族，但是土星五號(C5)太有名了，掩蓋不了其他的輝煌。
人們常說的土星五號，指的是土星-C5。
土星五號的很多指標都很驚人。其總重量約2970噸，最大直徑10.1米，高度110.6米，近地軌道運輸能力140噸，地月轉移軌道運輸能力48.6噸。與我國現役最強火箭長征五號相比，長征五號全重約867噸，最大直徑5米，高57米，近地軌道運載能力25噸，地月轉移軌道運載能力8噸。
那個時代誕生了多麽恐怖的鋼鐵巨獸，可見壹斑。
火箭第壹級總重量約2290噸，其中殼體和發動機質量只有130噸，2160噸都是燃料，是液氧煤油。發動機標準工作時間165秒，發動機總推力達到驚人的3510噸！第壹階段平均每秒燃燒13.1噸燃油，差不多夠壹輛百公裏油耗10升的車繞赤道行駛四圈半！
第二級總重量約496噸，其中殼體和發動機質量只有40噸，456噸全是燃料，是液氧和氫。發動機工作時間的標準流程為360秒，發動機總推力為514噸。第二級消耗的燃料(液氧和氫的能量密度約為液氧和煤油的1.6倍)，足夠繞赤道行駛250圈。
第三級總重量約123噸，其中殼體和發動機質量只有13噸，110噸都是燃料，是液氧和液氫。發動機工作時間的標準流程是500秒兩次，發動機總推力是100噸。第三級的燃料足夠繞地球60圈。
美麗的“出地球”來自阿波羅8號任務。人類首次登陸月球附近，阿波羅11。
更神奇的是，這款火箭的可靠性也非常高。1967 165438+10月9日，阿波羅4號無人測試任務，土星5號成功首飛。然而，在1968，65438+2月，11，它已經將阿波羅8號成組送上了月球，他們還拍下了載入史冊的經典畫面“出地球”。這是人類第壹次從月球上看到地球。從1967到1973，土星五號完成了13次發射任務(12阿波羅和1天空實驗室)。除了阿波羅6號無人駕駛時的發動機技術問題，但並未造成大災難外，其余完全成功，運送24人登月，最終12人登月。
這12人被命名為新物種:可以生活在地球和月球上的生物。
土星5號對比圖N1(右)
相比較而言，蘇聯當代火箭N1屢次失敗，連續四次試射均在升空後不久爆炸，成為人類歷史上最強的人為(非核)爆炸。蘇聯最終退出登月競賽，秘密啟動載人空間站計劃，即禮炮1-7 * *計9個空間站(7個成功)。禮炮1於4月1971秘密上線，隨後震驚世界。美國在載人空間站領域被蘇聯超越。
這時，土星五號脫穎而出，將天空實驗室送入太空。這個空間站的設計邏輯可以簡化為“太晚了，為什麽不設計空間站？直接在土星5號上面放很多儀器就行了。夠做壹個100噸的空間站嗎？”而且所有的儀器都安裝在地面上，不需要螞蟻搬到天上。反正我們可以馬上送過去！" .至於載人飛船，使用的是阿波羅18-20飛船，後期取消了這些原計劃的登月任務。
從各方面指標來看，天空實驗室遠超禮炮系列空間站。
5月4日，1973，Skylab發射。它由土星五號的第三級S-IVB改造而成，由軌道艙、太空望遠鏡、對接艙、氣閘艙、服務艙和儀器艙組成，與阿波羅飛船對接時，空載重量為77噸，超過90噸。內部加壓空間超過351立方米，相當於壹個巨大的房子在空中飛行。當執行載人對接任務時，甚至不需要使用巨大的土星V火箭，但可以在近地軌道用20噸容量的土星IB火箭發射阿波羅飛船。
相比較而言，蘇聯第壹枚空間站禮炮1重18.4噸，增壓空間99立方米。
強大的土星五號火箭的存在，立即使美國在空間站領域趕上並超過了蘇聯。然而，70年代後，土星五號遺憾地退役了。有壹系列原因。
首先，太貴了。以1960-1970美元計算，土星五號的R&D成本為64億美元，壹次發射的價格為180萬美元。那個時代的180萬美元，大概可以相當於今天的12億美元。
第二，應用要求不再。依靠這枚火箭，美國登上月球，在太空競賽中稱霸蘇聯，在冷戰中占得先機，在東西方兩大陣營的對抗中奪回主動權。但在1975左右，蘇聯和美國簽署了壹系列暫停太空競賽的協議，雙方都砍掉了大量太空項目，尤其是需要重型火箭的項目，土星五號頓時失去了需求。
蘇聯解體後，沒有需求。
土星五號創造了人類火箭的天頂技術，這是特殊的政治時代、不計成本的投入、深厚的技術積累等壹系列原因造成的。現在很難再有機會達到那種狀態了。
刻意追求再現甚至超越土星五號是極其不明智的，時代已經變了。
美國國家航空航天局正在開發新壹代重型火箭太空發射系統，它和獵戶座飛船壹樣昂貴。目前開發成本已近400億美元。
目前世界各航天大國都在慢慢來。美國國家航空航天局的航天發射系統，太空探索技術公司的獵鷹火箭，藍色起源的新阿姆斯特朗，新俄羅斯聯盟以及安加拉和中國的長征九號都處於研究或論證階段。他們的最終設計目標是達到土星5的水平，但預計他們將在2030年後達到這壹成熟版本。
換句話說，土星五號成功後，60多年沒有對手。
如果要超越土星5號，比如達到曾經的土星C8水平，實現阿波羅登月100周年，已經是人類航天的新奇跡了。